隨著VoWLAN質量標準草案的完善和WLAN熱點的增多，市場研究公司Infonetics Research預計，全球VoWLAN的使用率預計將從當前的6%增加到2006年8月的27%，無線VoIP手機是主要的市場推動力。目前，歐、美、日等國是無線VoIP的主要市場，中國網通在三年前就已經啟動了VoWLAN商用試驗網絡系統的研究和產品測試工作，隨著技術問題的逐步解決，VoWLAN市場的啟動指日可待。

對于中國通信設備制造商來說，抓住機遇切入VoWLAN市場，迫切需要掌握先進的VoWLAN開發平臺，以加快無線VoIP產品的開發步伐。本文介紹飛思卡爾面向無線VoIP應用的VoWLAN開發平臺技術，包括下列兩個方面的內容：1. 無線VoIP電話設計面臨的挑戰和需要解決的問題；2. Freescale無線VoIP電話整體方案。

圖1：VoWLAN的系統架構簡圖。

VoWLAN設計面臨的主要挑戰

無線VoIP利用WLAN實現端到端話音在IP上的傳輸。隨著無線VoIP技術的發展，移動電話與VoWLAN無縫融合的前景正越來越清晰地展現在人們面前。用戶在利用支持無線VoIP的移動電話進行語音通信的過程中，若進入辦公室等公司WLAN覆蓋范圍內時，可以自動從移動電話網絡無縫切換至基于公司WLAN的VoIP服務，反之亦然。圖1所示為VoWLAN應用的系統架構圖。

目前，在移動語音與數據服務市場上，移動運營商仍占據著近乎壟斷的地位。但是，隨著全球Wi-Fi無線熱點數量的增加和移動WiMAX等新技術的問世，VoWLAN電話將逐漸具備與現行移動電話服務抗衡的能力，讓用戶能夠暢游在基于國際互聯網的企業網絡、住宅寬帶網絡和公用Wi-Fi網絡之間，從而對VoIP潛在技術和市場形成重大影響。

在VoWLAN應用中，除了物理層、接入層和網絡層面臨的挑戰之外，VoWLAN手機主要面臨3大技術障礙：1. 形狀因數，包括設備的大小和重量，必須與目前的無繩電話協調一致，但是價格可能更高一點，因為WLAN提供更多的應用和可能性；2.在WLAN環境中，語音通信的服務質量（QoS）和數據傳輸的安全性問題；3.功耗必須足夠低以高效率地實現兩次充電之間的長運行時間。

圖2：飛思卡爾VoWLAN開發平臺。

隨著WiFi標準的改善，以及802.11芯片體積不斷減小而功能不斷擴充，QoS、外形尺寸和安全性問題已經迎刃而解，VoWLAN電話系統的可行性正在逐漸提升。而用戶普遍關心的耗電量問題，通過解碼器和時序的優化設計，也可以很好地解決。

目前有兩種操作模式，能在802.11 WLAN中實現良好的省電時序，這兩種模式分別是混合控制功能（HCF）控制的通道存?。℉CF Controlled Channel Access， HCCA）及增強分散式通道存?。‥DCA）。這兩種模式都在IEEE 802.11e標準的QoS中做了規定，而兩者皆可用于開發中的省電傳輸方法。

此外，利用先進的IC技術，進一步提高集成度，并綜合采用智能軟件進行功率管理和開發高能電池等措施，將使未來芯片解決方案滿足VoWLAN手機的需求。

VoIP全面解決方案

飛思卡爾提供面向無線和VoIP基礎設施應用的解決方案。目前VoIP主要在企業應用，但隨著提供集成化企業通信方案的桌面IP電話的生產商不斷增多，再加上住宅寬帶視頻電話的應用，VoIP獲得了新的發展動力。首先是與無線熱點對接的無線IP電話應用；此外SIP功能加上GSM/3G手機，使802.11與GSM/3G網絡共存；在某些邊遠地區，基于網格（Mesh）網絡的SIP電話已開始取代PSTN或GSM網絡，這些新的發展，使以往以音頻為主的VoIP，逐漸發展至音視頻V2IP（Video and Voice over-IP）平臺的綜合解決方案。

圖3： VoWLAN開發系統的構成。

飛思卡爾的VeriCall Edge是完整的集成V2IP平臺，它通過i.MX21多媒體處理器實現，所支持的音視頻格式和功能包括H.263、MPEG4、JPEG、音頻編解碼、鏡像、縮放和旋轉等。憑借VeriCall Edge，開發人員能夠獲得構建VoIP邊緣設備和手機的功能，能在短短數月內開發出一種全新的V2IP有線或無線設備。

飛思卡爾提供的VoIP方案覆蓋了從VoIP基礎設施到VoIP電話的所有應用，面對現在VoWLAN市場即將大規模啟動的前夜，開發商迫切需要一個能夠讓用戶快速開發VoWLAN手機的開發平臺。

VoWLAN開發平臺

為了配合VoWLAN手機的開發，飛思卡爾推出了VoWLAN參考板（AMOS評估板），其硬件組成部分如圖2所示。它的用途是作為VoWLAN手機軟件的開發平臺，用戶只要連接一個RS-232兼容端口、BDM連接器和一臺電源，就可以構成完整功能的VoWLAN手機軟件開發系統。

其中，MCF5249器件是專用于VoWLAN電話的ColdFire系列處理器之一。ColdFire系列單片機MCF5249帶有增強型乘加運算單元（eMAC）的ColdFire V2內核為核心，同時結合了增強型時序處理單元（eTPU）和10/100以太網多媒體存取控制模塊（MAC）的單片機。讀者可以訪問“ColdFire單片機在uCLinux上的應用在線座談”的記錄（http://bbs.chinaecnet.com/dispbbs.asp？boardID=3&RootID=46738&ID=46738），從中了解更多中國工程師與飛思卡爾專家針對ColdFire單片機在uClinux上應用的問答。

圖4：VoWLAN電話軟件設計的整個框架。

飛思卡爾通過授權分銷商中國電子器材公司提供VoWLAN手機的全套硬件參考板，包括完成的時鐘、以太網、存儲器、語音、WLAN和MCF5249的線路圖以及診斷電路圖，并提供完整的VoWLAN參考板用戶手冊，使開發商能夠將快速進入VoWLAN產品的開發。

VoWLAN參考板上的802.11b模塊采用市場上可以購買到的現成產品，針對于需要在VoIP電話部分進行軟件設計的開發商。AMOS開發平臺基于uClinux環境，UClinux中的uC是微控制器的意思，它被設計專用于MMUless MCU的開發。由于其源代碼完全免費，關于uClinux的更多信息，可以訪問http://www.uclinux.org和http://www.ucdot.org。

選用飛思卡爾的AMOS開發平臺，可以支持的MCU包括：M68328/M68EN322/MC68360；DragonBall:68EZ328/68VZ328；ColdFire:5272/5249/5307；ARM7；ETRAX；Intel i960；PRISMA等等，從而為用戶提供了更多的MCU選擇性和產品移植的可能性。

在開發之前，需要采用Colilo（COldfire LInux Loader）為基于ColdFire的嵌入式系統加載一段啟動程序，并需要修改硬件配置以將MCF5249C3移植到AMOS板。圖3所示為基于AMOS VoWLAN開發系統的構成。根據上述系統，開發商就可以進行移植設計，開發完整的VoWLAN電話產品。

VoWLAN移動終端不僅僅是VoIP和WLAN的簡單疊加，還需要基于WLAN基礎設施解決QoS、無縫漫游、安全等諸多問題。飛思卡爾由于具備從高端到低端VoIP完整的產品線，選擇其VoWLAN方案，有助于獲得經過用戶體驗的QoS、增強的安全性、可靠和易操作的網絡。

獲取第三方SIP協議棧

市面上常見的VoIP通訊協議有3種，分別是H.323、MGCP與SIP（Session Initiation Protocol）通訊協議。由于SIP協議采用易于讀寫的文本格式，因而獲得了廣泛的應用。

在VoWLAN電話設計過程中，用戶可以選用標準的WLAN卡，因此，開發過程只要是根據芯片商現有的硬件參考設計及原廠提供的操作系統和協議棧（可能需要付費），針對自己設計中選擇的不同外圍器件進行移植性開發。采用現成協議的好處是節省開發時間，縮短產品上市時間，但是，這種做法存在的問題是終端產品開發商不能對SIP協議棧進行修改，產品的升級換代受制于SIP協議開發商。

對于終端設備制造商來說，自主開發SIP協議棧面臨的挑戰問題在于：SIP互操作性問題還沒有最終確定，改進工作仍在持續進行之中，IETF還在不斷地開發和升級SIP相關的草案。

針對不斷變化的標準，欲從事SIP協議開發就不得不持續跟蹤標準的變化并積極參與各種IETF工作組的活動，以獲取數以百計的草案并升級SIP標準。此外，為了跟進SIP標準的變化，還需要安排專門的工程師負責修改和增強協議，這對大多電話制造商來說幾乎是不可行的。因此，終端設備制造商應盡可能購買商用的、由第三方或芯片原廠提供的SIP協議棧，這樣就可以將精力集中在終端產品的差異化和功能設計上，從而加快產品上市的步伐。

設計的流程

基于飛思卡爾的VoWLAN開發平臺，用戶完成硬件移植性設計之后，要完成的軟件工作包括：

AMOS開發平臺上，飛思卡爾采用的是BENQ生產的WLAN卡設計的。用戶在做移植性設計的過程中，如果需要選用其它品牌的標準WLAN卡，就需要安裝相應的WLAN驅動程序，才能實現完整的VoWLAN電話功能。

根據成本目標，選擇單片機芯片及其配套外圍芯片。一般來說，單片機選定之后，程序閃存和RAM對成本影響較大。UcLinux操作系統大概要占用1.6M的閃存，開發商應針對電話功能需求上的差異，壓縮程序存儲空間的大小。一般有兩種做法，第一是對程序進行壓縮；二是仔細減少多線程程序設計的存儲器開銷。

計工程師需要對SIP協議棧有充分的了解，以便針對實際設計，修改呼叫控制的設置參數。圖4所示為軟件設計的整個框架。AMOS平臺采用了Radvision公司的SIP協議棧，其特點是適合于高性能、嵌入式和緊湊型SIP應用。而配備的SIP工具套件則支持SDP、SIP和RTP/RTCP協議，因而給用戶開發應用程序提供了更多的靈活性。

目前國際成立了SIP代工這樣一個開放源軟件社群，就是為了促進針對VoIP電話SIP協議棧的開發。此外，國際上還有一個關于SIP的論壇組織（www.sipforum.org），他們的資源有助于工程師快速掌握開發過程需要的SIP相關知識。

除了上述軟件設計，要根據需求對用戶界面進行重新設計，包括：按鍵、顯示器。對于需要顯示實時圖像的產品，還需要對操作系統及SIP協議棧作出修改。

通過軟件設計工作，利用飛思卡爾的VoWLAN開發平臺及調試工具，并在飛思卡爾授權分銷商的軟件和硬件技術支持下，就能夠開發出來基于Coldfire單片機的、功能完善的VoWLAN產品。

針對VoWLAN電話對電源供電時間敏感的特點，AMOS開發平臺提供了先進的電源管理設計功能，容許用戶在軟件設計中控制存儲器的自動刷新/自刷新、編解碼器工作模式及無線芯片組的工作模式。

此外，需要指出的是，Coldfire屬于針對低成本VoWLAN電話設計的單片機，由于某些語音編碼器如G.723和G.729消耗的MIP數太高，該開發平臺容許將程序的代碼和數據段放在ColdFire5249放在內部SRAM中，從而幫助終端設備制造商進一步降低節省單片機的成本。

本文小結

隨著寬帶基礎設施的不斷完善、VoIP電話的普及和WLAN熱點的增多，發展VoWLAN可謂水到渠成。未來的發展趨勢是互聯網的VoWLAN與移動網的手機融合，它給消費者以全新的漫游體驗，語音、數據和視頻都有機會在VoWLAN這個平臺上走向融合，更進一步將是傳統的固網與移動網的融合。因此，盡早掌握VoWLAN平臺的開發環境及工作，借以掌握ucLinux和SIP協議棧，對于今后企業的發展至關重要。

責任編輯：gt